KR101171732B1 - 마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법 - Google Patents

마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법 Download PDF

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Abstract

마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법이 개시된다. (a) 복수의 상수도관(101,102))의 유속을 유속감지센서(31.32)를 이용하여 측정하는 단계; (b) 상기 유속감지센서(31,32)로 부터 감지된 유속정보를 이용하여 기준 이상으로 유속이 빠른 상수도관(101)에 마이크로 하이드로 발전시스템(10)을 설치하는 단계; (c) 상기 마이크로 하이드로 발전시스템(10)에서 형성된 전력을 배터리(15)에 축전하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법이 제공된다.

Description

마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법{Operating method of micro hydro generating system}
본 발명은 마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상수도에 흐르는 물의 흐름을 이용하여 기후에 관계없이 안정적으로 전력을 생산할 수 있는 마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법에 관한 것이다.
전기를 생산하는 방법은, 화력, 원자력과 같은 자원을 소모하여 생산하는 방법과, 수력, 조력, 태양광, 지열 등과 같이 자연의 에너지를 활용하는 신재생 에너지를 이용하는 방법이 있다.
화력발전은 초기 투자비용은 적으나 원료가 되는 석유, 석탄이 부존자원으로서 그 가격이 날로 증가하고 있어 여기서 생산되는 전력의 가격도 비싼편이다. 저렴한 에너지원으로 각광받았던 원자력은 그 폐기물의 처리와, 안전성이 담보되지 않은 상황이다. 특히, 일본 대지진으로 후쿠시마 방사능 유출은 각국의 원자력 정책을 바꾸고 있는 실정이다.
최근 들어, 이러한 현실에 맞추어 자연친화적인 신재생 에너지를 이용한 전력생산에 각국의 관심이 집중되고 있는 상황이다. 그러나, 수력발전은 댐 건설이라는 막대한 비용이 소요되어, 발전능력에 한계가 있다. 조력의 경우도 설치할 수 있는 지역이 정해져 있을 뿐만 아니라, 썰 물때에만 작동이 가능하다. 태양광은 밤이나 날씨가 흐린 경우에는 원하는 양의 에너지를 얻기 힘들다.
이상과 같이, 신재생 에너지는 자연기후에 의존하기 때문에, 효율성이 상당히 떨어진다.
기후의 변화와 관계없이, 항상 일정한 전력을 생산하는 새로운 방법의 신재생에너지의 개발이 필요한 시점이다.
본 발명은, 상수도관에 설치되어, 기후나 계절의 변화에 관계없이 항상 일정한 전력을 생산할 수 있는 마이크로 하이드로 발전시스템 및 이를 운영하는 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은, 기준이상의 수압이 형성된 상수도관을 감지하고, 해당 상수도관에 마이크로 하이드로 발전시스템을 설치하여 전력을 생산하는 마이크로 하이드로 발전시스템 운영방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따르면,
(a) 복수의 상수도관(101,102))의 유속을 유속감지센서(31.32)를 이용하여 측정하는 단계;
(b) 상기 유속감지센서(31,32)로 부터 감지된 유속정보를 이용하여 기준 이상으로 유속이 빠른 상수도관(101)에 마이크로 하이드로 발전시스템(10)을 설치하는 단계;
(c) 상기 마이크로 하이드로 발전시스템(10)에서 형성된 전력을 배터리(15)에 축전하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법이 제공된다.
또한, 상기 (b) 단계는,
상기 유속감지센서(31,32)로부터 감지된 유속정보를 이용하여 기준 이하로 유속이 느린 상수도관(102)에는 가압펌프(20)를 설치하는 단계를 포함하는 마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법이 제공된다.
또한, 상기 (c) 단계 이후에,
상기 배터리(15)의 전력이 상기 가압펌프(20)로 공급되는 단계를 더 포함하는 마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법이 제공된다.
또한, 상기 마이크로 하이드로 발전시스템(10)은,
상수도관(100)에 대응하는 크기의 직경으로 이루어진 관부재(11)와;
상기 관부재(11) 내부에 회전가능하도록 결합된 프로펠러(12)와;
상기 프로펠러(12)의 회전축에 결합된 발전기(13)를 포함하는 마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법이 제공된다.
또한, 상기 발전기(13)에 전기적으로 결합된 정류기(14)와;
상기 정류기(14)에 전기적으로 결합된 배터리(15)를 포함하는 마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법이 제공된다.
본 발명은, 상수도관에 설치되어, 기후나 계절의 변화에 관계없이 항상 일정한 전력을 생산할 수 있는 마이크로 하이드로 발전시스템 및 이를 운영하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 기준이상의 수압이 형성된 상수도관을 감지하고, 해당 상수도관에 마이크로 하이드로 발전시스템을 설치하여 전력을 생산하는 마이크로 하이드로 발전시스템 운영방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상수도 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 하이드로 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 하이드로 시스템의 운영방법의 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 하이드로 시스템의 운영방법의 순서도.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하되, 이는 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로써 본 발명의 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상수도 시스템의 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 하이드로 시스템의 구성도이다.
본 실시예의 마이크로 하이드로 발전시스템(10)을 설명하기에 앞서, 대한민국의 상수도 시스템을 도 1을 참조로 간단히 설명하기로 한다. 가정에 공급되는 상수도물은, 취수장에서 도수관을 거쳐, 정수장으로 공급된다. 정수장에서는 물을 정수하여, 배수지로 송수관을 통하여 공급한다. 배수지의 물은 각 지자체로 공급되고, 지자체는 급수관을 통하여 각 가정으로 공급된다.
실질적인 상수도 시스템에서는, 물이 공급되는 관로를 "도수관","송수관","배수관", "급수관"으로 나누었으나, 본 실시예에서는 이들을 모두 "상수도관"으로 칭한다. 단지, 설명의 편리상, 상위에 있는 상수도관을 "모(mother) 상수도관"으로 칭한다.
가정에서 나오는 수돗물은 기준 압력에 맞도록 정책적으로 정해져 있다. 기준 압력 이하의 낮은 수압은, 수도꼭지로 나오는 물의 양이 적을 뿐만 아니라, 낮은 압력으로 인하여 샤워기가 제대로 잘 작동하지 않을 수 있다.
그러나, 기본적으로 수도의 수압은 각 가정의 위치에 따라서 다양하게 변한다. 지대가 높은 곳에 위치한 가정은 수압이 낮게 되고, 위치가 높은 곳의 가정은 수압이 낮게 된다. 지대가 높은 가정의 수압을 기준 수압이 되도록 상수도를 공급하면, 위치 낮은 곳은 수압이 상당히 높게 된다. 이와 같이, 각 가정(최종 공급지)의 위치에 따라서, 수압의 편차가 발생하며, 고압의 수압이 공급되는 가정은 물의 소모량이 많을 뿐만 아니라, 이러한 고압의 수압은 에너지의 낭비로 볼 수 있다.
본 실시예의 마이크로 하이드로 발전시스템(10)은 에너지가 남는 곳의 상수도관에서 에너지를 회수하여, 다른 곳(가정이나, 가압펌프, 한국전력)에 공급하여 에너지를 균형있게 활용하는 시스템을 제시하고자 한다.
본 실시예의 마이크로 하이드로 발전시스템(10)은, 상수도관(100)에 대응하는 크기의 직경으로 이루어진 관부재(11)와; 관부재(11) 내부에 회전가능하도록 결합된 프로펠러(12)와; 프로펠러(12)의 회전축에 결합된 발전기(13)를 포함한다.
각 가정으로 상수도물이 공급되기 위해서는 고압으로 상수도관의 내부로 상수도물이 흐른다. 뉴스 등에서 도로 밑의 상수도가 파열되어, 분수처럼 상수도물이 솟구치는 장면을 심심치 않게 볼 수 있다. 상수도관이 파열되면 그 주위에 있는 사람이 다칠 정도로 고압의 수압이 발생한다.
본 실시예의 마이크로 하이드로 발전시스템(10)은 이러한 상수도관의 수압을 이용하여 전력을 생산하는 시스템이다. 관부재(11)는 상수도관(100)과 대응하는 직경의 크기를 가진다. 관부재(11)의 내부에는 프로펠러(12)가 위치한다. 프로펠러(12)는 관부재(11)의 내부를 흐르는 상수도물에 의해서 회전될 수 있다. 프로펠러(12)가 상수도물에 의해서 회전될 수 있다면, 관부재(11)의 내부에서의 배치되는 위치는 다양하게 변형될 수 있다. 아울러, 프로펠러(12)의 형태도 다양하게 변형될 수 있다.
프로펠러(12)의 회전축에는 발전기(13)가 결합된다. 발전기(13)는 회전운동으로 전기를 생산하는 장치이다. 내부에는 영구자석과 코일이 마주보고 위치하고 있어서, 어느 하나가 회전함으로써 교류전류를 생산한다.
상기 발전기(13)에 전기적으로 결합된 정류기(14)가 더 결합되어, 교류 전류를 직류 전류로 바꾼다. 또한, 배터리(15)는 정류기(14)에서 공급된 전력을 축전할 수 있다. 여기서, "전기적 결합"이라 함은, 전선으로 전류가 흐를 수 있도록 연결된 것을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 하이드로 시스템의 운영방법의 구성도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 하이드로 시스템의 운영방법의 순서도이다.
S11은 복수의 상수도관(101,102))의 유속을 유속감지센서(31.32)를 이용하여 측정하는 단계이다. 본 실시예의 상수도관(101,102)은 작게는 가정으로 공급되는 상수도관일 수도 있고, 또는 지자체로 단위로 공급되는 상수도관일 수 있다. 유속감지센서(31,32)를 이용하여, 상수도관(101,102)의 내부의 상수도물의 유속을 감지한다. "유속을 감지한다."라는 의미는 상수도관(101,102)의 내부의 수압을 감지한다는 의미와 동일하다. 유속감지센서(31,32)는 해당 상수도관(101,102)에 반영구적으로 설치될 수도 있고, 경우에 따라서는 특정 시간과 위치에서 작업자가 이동형 유속감지센서를 이용하여 측정하는 방법일 수도 있다.
S12는 상기 유속감지센서(31,32)로 부터 감지된 유속정보를 이용하여 기준 이상으로 유속이 빠른 상수도관(101)에 마이크로 하이드로 발전시스템(10)을 설치하는 단계이다. 마이크로 하이드로 발전시스템(10)은 앞서 설명한 바, 상세한 설명은 생략한다. 기준 이상의 유속이 측정되는 지점은 과잉 에너지가 형성된 지점이다. 이렇게 과잉 에너지가 생성된 상수도관에 도 3과 같이, 마이크로 하이드로 발전시스템(10)을 설치한다. 마이크로 하이드로 발전시스템(10)이 설치됨으로써, 유속은 기준에 맞는 속도로 흐르게 된다.
S13단계는 상기 마이크로 하이드로 발전시스템(10)에서 형성된 전력을 배터리(15)에 축전하는 단계이다. 마이크로 하이드로 발전시스템(10)에서 형성된 전력은 교류전류이기 때문에, 배터리(15)에 충전하기 위해서는 정류기(14)를 이용하여 직류 전류로 변환할 필요가 있다. 배터리(15)에 충전된 전력은 각 가정으로 공급되거나, 한국전력공사에 팔수도 있다. 아울러, 수압이 부족한 부분의 상수도관에 수압을 높일 수도 있다.
한편, S12 단계에서는 유속감지센서로(31,32)부터 감지된 유속정보를 이용하여 기준 이하로 유속이 느린 상수도관(102)을 찾을 수 있다. 이 상수도관(102)에는 가압펌프(20)를 설치한다. 이 가압펌프(20)에 배터리(15)의 전력을 공급할 수 있다. 결국, 기준 이상의 수압이 발생하는 상수도관(101)의 잉여 에너지를 기준 이하의 수압이 발생하는 상수도관(102)의 가압펌프(20)로 공급함으로써, 상수도 시스템 전체의 에너지 균형을 맞출 수 있다. 아울러, 기준 이상의 수압으로 많은 물을 수도꼭지로 토출됨으로써, 발생한 물 낭비를 줄일 수도 있게 되었다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대해서 상세히 설명하였으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 이로써 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 실시예를 바탕으로 균등한 범위까지 당업자가 변형 및 추가하는 범위도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
마이크로 하이드로 발전시스템(10) 관부재(11)
프로펠러(12) 발전기(13)
정류기(14) 배터리(15)

Claims (5)

  1. (a) 복수의 상수도관(101,102))의 유속을 유속감지센서(31.32)를 이용하여 측정하는 단계;
    (b) 상기 유속감지센서(31,32)로 부터 감지된 유속정보를 이용하여 기준 이상으로 유속이 빠른 상수도관(101)에 마이크로 하이드로 발전시스템(10)을 설치하는 단계;
    (c) 상기 마이크로 하이드로 발전시스템(10)에서 형성된 전력을 배터리(15)에 축전하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 유속감지센서(31,32)로부터 감지된 유속정보를 이용하여 기준 이하로 유속이 느린 상수도관(102)에는 가압펌프(20)를 설치하는 단계를 더 포함하는 마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후에,
    상기 배터리(15)의 전력이 상기 가압펌프(20)로 공급되는 단계를 더 포함하는 마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법.

  4. 제3항에 있어서,
    상기 마이크로 하이드로 발전시스템(10)은,
    상수도관(100)에 대응하는 크기의 직경으로 이루어진 관부재(11)와;
    상기 관부재(11) 내부에 회전가능하도록 결합된 프로펠러(12)와;
    상기 프로펠러(12)의 회전축에 결합된 발전기(13)를 포함하는 마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법.

  5. 제4항에 있어서,
    상기 발전기(13)에 전기적으로 결합된 정류기(14)와;
    상기 정류기(14)에 전기적으로 결합된 배터리(15)를 포함하는 마이크로 하이드로 발전시스템의 운영방법.



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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100901176B1 (ko) 2008-05-30 2009-06-04 주식회사 와텍 지중 유체 관로 관리장치 및 방법

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